Temat projektu: Metody analizy regionów zainteresowania w badaniach czynnościowych i perfuzyjnych.
Kierownik : Piotr
Bogorodzki
Współpraca: prof. Maciej ORKISZ; INSA de Lyon CREATIS;Francja
Termin: 2005-2006
Celem projektu będzie stworzenie procedur pozwalających na ocenę badań
czynnościowych w wybranym rejonie anatomicznym. Osiągnięcie tego celu wymagało
będzie zdefiniowania problemów klinicznych i gdzie proponowane podejście może
przynieść dobre rezultaty oraz opracowania i zaprogramowania procedur służących
ilościowej ocenie krzywych dynamicznych BOLD i perfuzyjnych [Friston et al,1995b,
Kruggel et al,1999b]. Czynnościowy rezonans magnetyczny oraz badania perfuzyjne
stanowią nieocenione narzędzia dla neurologów w wielu klinikach, jednakże wciąż
brakuje narzędzi do powtarzalnej ilościowej oceny badań, szczególnie w praktyce
klinicznej, gdzie często dochodzą niesprzyjające czynniki (brak współpracy
pacjenta, zmiany morfologiczne mózgu spowodowane patologią, artefakty związane
z ruchem pacjenta itp.). W celu przezwyciężenia tych ograniczeń oraz
zwiększenia powtarzalności eksperymentów zostanie zastosowana metoda oparta na
nieliniowym modelu parametrycznym [Bogorodzki et al, 2002, Bogorodzki et al,
2003], dająca dla wybranych regionów dodatkowe miary sygnału BOLD lub krzywej
dynamicznej. Opierając się na tych miarach, różnice miedzy grupami pacjentów są
wyraźniejsze, co pozwala na separację grup na podstawie odpowiedzi BOLD w
wybranych regionach zainteresowania. Takie podejście noszące nazwę MRR (Mean
Regional Response) dostarcza wielu miar (parametrów) opisujących odpowiedź
fizjologiczną w wybranych regionach mózgu. Miary te mogą być wykorzystane w
dalszej analizie z zastosowaniem dowolnych metod, takich jak ANOVA, MANOVA,
etc. mających na celu analizę danych pochodzących z różnych grup pacjentów. W
ramach projektu podjęte zostaną następujące zagadnienia:
1. Wybór problemów klinicznych i badawczych w których podejście oparte o MRR
może przynieść największe korzyści. Zdefiniowanie i opracowanie trójwymiarowych
masek dla poszczególnych regionów zainteresowań. Opracowanie i zaprogramowanie
trójwymiarowych (3D) metod normalizacji i segmentacji przestrzennej. Z serii
czasowych, uprzednio znormalizowanych i skorygowanych pod względem ruchu
wolumenów danych zostaną wybrane tylko te fragmenty, które odpowiadają
analizowanym regionom zainteresowania.
2. Opracowanie metod preselekcji krzywych dynamicznych. Dla każdego woksela
należącego do regionu danego maska (zadanie 1), obliczona zostanie statystyczna
wielkość charakteryzująca stopień jego fizjologicznej aktywności. Zaproponowane
zostaną rożne miary umożliwiające ocenę tej aktywności. Ostatecznie z
‘aktywnych’ wokseli wyliczona zostanie pojedyncza krzywa czasowa (MRR)
charakteryzująca procesy fizjologiczne w danym obszarze.
3. Modelowanie i parametryzacja krzywych dynamicznych. Do opisu krzywych uzyskanych
w poprzednim kroku analizy zostaną opracowane odpowiednie modele fizjologiczne
umożliwiające ich opis za pomocą wielkości (parametrów) o dużym znaczeniu
diagnostycznym.
Partner francuski jest wyspecjalizowany w algorytmach i oprogramowaniu z
dziedziny przetwarzania obrazów medycznych. W skład zespołu wchodzą eksperci z
dziedziny medycyny, a w szczególności radiologii. Zapewniają oni dostęp do
obrazów klinicznych i posiadają odpowiednie doświadczenie. Partner polski
dostarczy partnerowi francuskiemu aktualną wersję oprogramowania PERMON
wytworzony w ramach projektu EUREKA E!2427, na potrzeby prac badawczych
związanych z projektem. Partner polski jest specjalistą w dziedzinie metod
obrazowania czynnościowego. Kompetencje obu partnerów w modelowaniu i symulacji
wzajemnie się uzupełniają. Dla potrzeb obliczeń symulacyjnych, wymagających
dużej mocy obliczeniowej, partner francuski umożliwi partnerowi polskiemu
dostęp do cluster’a należącego do europejskiej sieci DataGrid.
|